Схемы и способы подключения солнечных батарей: как правильно провести монтаж солнечной панели

Схемы и способы подключения солнечных батарей: как правильно провести монтаж солнечной панели

Альтернативный источник энергии на базе солнечных батарей – отличный вариант для организации независимого энергоснабжения. Он обеспечит высокую энергетическую эффективность не только в знойные деньки, но и в пасмурную погоду. Было бы неплохо иметь такое устройство у себя дома, не так ли?

Для этого нужно лишь грамотно подобрать технические компоненты и произвести монтаж. Сделать это может каждый, зная схемы и способы подключения солнечных батарей. Мы расскажем, как сооружается производительная система, перерабатывающая «зеленую энергию» в электричество, необходимое для питания бытового оборудования.

Кроме того, вы узнаете, как выбрать место для установки гелиопанелей и как совместить их со стационарной электросетью. Полезные советы и важные рекомендации окажут действенную помощь домашним мастерам. Для упрощения восприятия приведены тематические фотографии, схемы и видеоролики.

Устройство солнечной батареи

Планируя выполнить подключение солнечных панелей собственноручно, необходимо иметь представление, из каких элементов состоит система.

Солнечные панели состоят из комплекта батарей на фотоэлектрических элементах, основное предназначение которых – преобразовывать солнечную энергию в электрическую. Сила тока системы зависит от интенсивности света: чем ярче излучения, тем больший ток генерируется.

Солнечные батареи — составные части мини электростанции, способной частично снабдить электроэнергией частный дом

Использование солнечной энергии предоставит возможность сократить расходы на содержание автономных объектов и забыть о перерывах в поставке в регионах с нестабильно работающей электросетью

Количество солнечных батарей, объединяемых в мини-электростанцию, подбирают, исходя из решаемых задач и потребности в электроэнергии

В сооружении автономных солнечных электростанций используют панели из моно- и поликристаллических фотоэлектрических ячеек. Они отличаются производительностью и ценой

Для получения, хранения, распределения и поставки заряда к электроприборам солнечные панели снабжают аппаратурой

Аккумуляторы необходимы для накопления заряда, полученного в солнечное время, и расхода его в вечерние часы и пасмурные дни

Контроллеры нужны для поддержки постоянного напряжения на выходе перед подачей в приборы и для защиты технических устройств от перегрева

Инвертор в схеме с солнечными батареями требуется для преобразования постоянного тока в переменный, необходимый для питания бытового оборудования и оргтехники

Основными конструктивными элементами системы выступают:

• Солнечная батарея – преобразует солнечный свет в электрическую энергию.
• Аккумулятор – химический источник тока, который накапливает сгенерированную электроэнергию.
• Контроллер заряда – следит за напряжением аккумуляторов.
• Инвертор, преобразующий постоянное электрическое напряжение аккумуляторной батареи в переменное 220В, которое необходимо для функционирования системы освещения и работы бытовой техники.
• Предохранители, устанавливаемые между всеми элементами системы и защищающие систему от короткого замыкания.
• Комплект коннекторов стандарта МС4.

Помимо основного предназначения контроллера – следить за напряжением аккумуляторов, устройство по мере необходимости отключает те или иные элементы. Если показатель на клеммах аккумулятора в дневное время достигает отметки в 14 Вольт, что указывает на их перезарядку, контроллер прерывает зарядку.

Помимо солнечного модуля в устройство такой электростанции входят фотоэлектрические преобразователи — контроллер и инвертор, а также подключенные к ним аккумуляторы

В ночной период, когда показатель напряжения аккумуляторов достигает предельно низкой отметки в 11 Вольт, контроллер останавливает работу электростанции.

Где лучше установить панели?

Первое, что необходимо сделать перед тем, как установить и подключить солнечную батарею – определиться с местом размещения агрегата.

Для установки фотоэлектрических модулей удобно использовать стационарные конструкции, выполненные из металлических профилей, либо же более модернизированные поворотные аналоги

Солнечные батареи можно размещать практически в любой хорошо освещаемой точке:

• на крыше загородного коттеджа;
• на балконе многоквартирного дома;
• на прилегающей к дому территории.

Главное – обеспечить необходимые условия для получения максимальной выработки электроэнергии. Одним из таковых является ориентация и угол наклона относительно горизонта. Так светопоглощающая поверхность агрегата должна быть направлена в южную сторону.

В идеале солнечные лучи должны падать на нее под 90°. Чтобы добиться этого эффекта, необходимо подобрать оптимальный угол уклона в зависимости от климатических условий региона. Для каждого региона этот показатель свой.

Чтобы обеспечить максимальную производительность солнечных батарей, угол наклона устройств рекомендуется менять 2-4 раза в год: 18 апреля, 24 августа, 7 октября и 5 марта

К примеру, в московском регионе угол наклона размещения поверхности солнечных батарей для летних месяцев составляет 15-20°, а в зимние месяцы изменяется до отметки в 60-70°.

Чаще всего комплекс солнечных панелей, объединенных в мини электростанцию, монтируют на крышах домов, гаражей, хозпостроек. Их располагают также на навесах, способных держать вес гелиоустановки

Расположение солнечных панелей на установках, способных двигаться вслед за перемещением солнца, существенно увеличивает КПД системы

Если солнечные батареи нужны лишь для зарядки мобильных устройств и в качестве вспомогательных источников энергии, возможна их установка на фасаде. Желательно выбрать наиболее освещаемую сторону и выбрать оптимальный угол наклона

Неплохой производительностью, хотя и меньшей, чем при расположении на скатах крыши, обладает система, зафиксированная на перила мансарды, террасы, веранды

При размещении солнечных батарей на прилегающей к дому территории, панели лучше приподнять над поверхностью почвы как минимум на полметра – на случай выпадения большого количества снега. Такое решение правильно и в том плане, что обеспечивает достаточное расстояние для циркуляции воздуха.

Стоит помнить, что даже небольшая тень пагубно влияет на выработку электричества агрегатом. Панели нужно размещать лишь в местах, которые не подвержены даже малейшему затенению.

Некоторые «умельцы» с целью защиты батарей устанавливают сверху панелей дополнительное стекло, но даже при видимой прозрачности стеклянная прослойка способна снизить КПД панелей на 30%

Существует несколько способов фиксации панелей:

• посредством задействования прижимных фиксаторов;
• путем болтового соединения через сквозные отверстия, расположенные в нижней части рамки.

Опорная конструкция должна быть выполнена из корозионностойких материалов. Независимо от способа монтажа в конструкцию панелей нельзя самостоятельно вносить изменения и просверливать дополнительные отверстии.

Задача домовладельца – поддерживать панели в чистом виде. Скопления на экране пыли, снега и птичьего помета как минимум на 10% уменьшает количество электроэнергии, произведенной системой.

Варианты соединения гелиобатарей

Солнечные батареи состоят из нескольких отдельных панелей. Чтобы увеличить выходные параметры системы в виде мощности, напряжения и тока, элементы присоединяют друг к другу, применяя законы физики.

Соединение нескольких панелей между собой можно выполнить, применив одну из трех схем монтажа солнечных батарей:

• параллельная;
• последовательная;
• смешанная.

Параллельная схема предполагает подключение одноименных клемм друг к другу, при котором элементы имеют два общих узла схождения проводников и их разветвления.

При параллельной схеме «плюсы» соединяются с «плюсами», а «минусы» с «минусами», в результате чего выходной ток увеличивается, а напряжение на выходе остается в пределах 12 Вольт

Величина максимально возможного тока на выходе при параллельной схеме прямо пропорциональна количеству подключенных элементов. Принципы расчета количества приведены в рекомендуемой нами статье.

Последовательная схема предполагает подключение противоположных полюсов: «плюс» первой панели к «минусу» второй. Оставшийся незадействованный «плюс» второй панели и «минус» первой батареи подключают к расположенному дальше по схеме контроллеру.

Такой вид соединения создает условия для протекания электрического тока, при котором остается единственный путь для передачи энергоносителя от источника к потребителю.

При последовательной схеме подключения напряжение на выходе увеличивается и достигает отметки в 24 Вольт, чего бывает достаточно для запитки портативной техники, светодиодных ламп и некоторых электроприемников

Последовательно-параллельную или смешанную схему чаще всего используют при необходимости соединения нескольких групп батарей. Посредством применения этой схемы на выходе можно увеличить и напряжение и ток.

При последовательно-параллельной схеме подключения напряжение на выходе достигает отметки, характеристики которой наиболее подходят для решения основной массы бытовых задач

Такой вариант выгоден и в том плане, что в случае выхода из строя одного из конструктивных элементов системы, другие связующие цепи продолжают функционировать. Это существенно повышает надежность работы всей системы.

Независимо от типа и размера, одна ячейка, применяемая в сборке солнечной батареи, способна генерировать напряжение в 0,7В

В зависимости от потребностей в электроэнергии подбирают количество солнечных панелей, учитывая, что собирают их из 36 или 72 штук

Выбор схемы соединения компонентов в гелиосистеме определяют решаемые задачи. При необходимости в повышении напряжения производится последовательное соединение, для увеличения силы тока — параллельное

При прямом подключении к уличным приборам освещения иногда не используются контроллеры заряда. Это решение возможно, если номинальное напряжение аккумуляторов значительно выше напряжения батарей на выходе

Принцип сборки комбинированной схемы построен на том, что устройства внутри каждой группы соединяются параллельно. А подключение всех групп в одну цепь осуществляется последовательно.

Комбинируя разные типы соединений, не составит труда собрать батарею с необходимыми параметрами. Главное – число соединенных элементов должно быть таким, чтобы подводимое к аккумуляторам рабочее напряжение с учетом его падения в зарядной цепи превышало напряжение самих аккумуляторов, а нагрузочный ток батареи при этом обеспечивал необходимую величину зарядного тока.

Схема сборки солнечной электросистемы

Подключение солнечных панелей осуществляется посредством задействования встроенных соединительных проводов сечением в 4 мм 2 . Лучше всего для этой цели подходят одножильные медные провода, изоляционная оплетка которых устойчива к ультрафиолетовому излучению.

В случае использования провода, изоляция которого не устойчива к воздействию УФ-лучей, его наружную прокладку рекомендуется выполнять гофрорукаве.

Конец каждого провода соединен с разъемом стандарта МС4 посредством пайки или обжима, благодаря чему обеспечивается герметичное соединение

Независимо от выбранной схемы перед подключением солнечных панелей в обязательном порядке необходимо проверить правильность электромонтажа.

При подключении панелей не рекомендуется превышать технические требования по допустимому току и максимальному напряжению других устройств. Важно придерживаться указанных производителем технических требований контроллера заряда и инвертора.

Стандартная схема сборки самой простой солнечной электростанции выглядит следующим образом.

Схема подключения панелей к аккумулятору, инвертору и контроллеру имеет простое исполнение, а потому особых сложностей в подключении не вызывает

Чтобы избежать поломки контроллера, при подключении элементов системы важно соблюдать последовательность.

Монтажные работы выполняют в несколько этапов:

1. Аккумулятор подключают к контроллеру, задействуя для этого соответствующие разъемы и не забывая соблюдать полярность.
2. К контроллеру через разъемы при соблюдении все той же полярности присоединяют солнечную батарею.
3. К разъемам контроллера подключают нагрузку в 12 В.
4. Если необходимо преобразовать электрическое напряжение с 12 до 220 В, то в схему включают инвертор. Его подключают только к аккумулятору и ни в коем случае не напрямую к контроллеру.
5. К свободному выходу инвертора подключают электроприборы, рассчитанные на напряжение в 220 В.

Выполнив соединение, нужно проверить полярность и измерить напряжение холостого хода панелей. Если показатель отличается от паспортного значения – соединение выполнено неправильно.

Для подключения устройства к системе нет необходимости вскрывать распаечную монтажную коробку – все соединительные разъемы расположены в доступности

На завершающем этапе солнечную батарею необходимо заземлить. Чтобы минимизировать вероятность короткого замыкания, в местах соединения между аккумулятором, инвертором и контроллером устанавливают предохранители.

Энергия солнечных электростанций найдет применение в питании маломощных бытовых приборов и в зарядке аккумуляторов мобильной техники:

Энергия, выработанная гелио-электростанцией, подойдет для питания линий освещения со светодиодными и люминесцентными лампами

Уличные светильники на солнечных батареях не нуждаются в подключении к мини электростанции. Однако это практичное решение работает по тем же принципам

Частная солнечная установка снабдит энергией жидкокристаллический телевизор. Для его питания потребуется установить 4-10 батарей. Число их нужно заранее определить по потребляемой мощности

Сооружение энергосистемы из солнечных панелей позволит снабжать бесплатной энергией аккумуляторы всех видов мобильных устройств

Соединение солнечных панелей между собой

То, как несколько солнечных батарей подключены между собой, влияет на характеристики их работы: сила тока и напряжение, получаемые на выходе. Какое соединение солнечных панелей лучше вы определяете, исходя из потребностей домохозяйства и входных показателей инвертора.

Как можно соединить солнечные батареи

Варианта всего 3:

• параллельное подключение;
• последовательное подключение;
• последовательно-параллельное подключение.

Параллельное соединение солнечных панелей

В этом случае вы получите низкое напряжение + большой ток. Напряжение будет равно напряжению одной панели, ток — сумме силе тока всех панелей. Принцип подключения такой:

1. Соединить одноимённые клеммы модулей: «плюс» к «плюсу», «минус» к «минусу».
2. На аккумулятор или контроллер вывести провода с одного из модулей.

Пример. Есть 2 панели на 12 вольт и 8 ампер. Соединив их параллельно, на выходе вы получите 12 вольт напряжения, но уже 16 ампер силы тока.

Чтобы сохранить полученные характеристики тока, важно подобрать кабель с достаточно большим сечением, а также иметь надёжные соединения.

Последовательное соединение солнечных панелей

Тут наоборот вы получаете высокое напряжение и низкую силу тока. Напряжение будет равно сумме напряжения всех панелей, а сила тока — одной панели. Схема такая:

1. К «плюсу» первого модуля присоединить «минус» второго, к «минусу» второго присоединить «плюс» третьего и также последовательно продолжить.
2. От двух крайних вывести провода на выход.

Пример. Берём те же 2 панели на 12 вольт и 8 ампер. Соединив их последовательно, на выходе вы получите 24 вольт напряжения и 8 ампер силы тока.

В этом случае можно не брать провода с большим сечением, к тому же можно не беспокоиться о больших потерях тока из-за увеличения длинны проводов (например, если инвертор находится далеко от солнечных батарей). Но есть и недостаток. Соединённые последовательно солнечные панели очень зависят друг от друга: если одна из них выйдет из строя или будет затенена, то это ощутимо отразится на работе всей системы.

Последовательно-параллельное соединение солнечных панелей (комбинированное)

Эта схема посложнее, но считается наиболее эффективной за счёт возможности комбинировать вышеперечисленные соединения. Так можно получить оптимальные выходные характеристики солнечных панелей.

1. Панели делятся на несколько групп. Например, в каждой группе по два фотоэлемента.
2. В группах панели соединяем параллельно.
3. Выходы с каждой группы объединяем в последовательную цепь и пускаем полученные выходы в систему.

Главное преимущество такого решения — нет необходимости ставить мощный инвертор, который должен выдерживать высокие токи или напряжение. Эти характеристики будут сбалансированы.

Провод для соединения солнечных панелей

Рекомендуется использовать кабель с сечением не менее 4 мм². Допустимы и меньшие сечения, но если речь идёт о маломощной солнечной установке. Среди прочих характеристик провода: стойкость к высоким и низким температурам, хорошая изоляция и устойчивость к ультрафиолету.

Так как лучше соединять солнечные панели?

Как уже сказано выше, универсальный вариант — соединить их комбинированно. Но чаще всего используется последовательное соединение, которое хоть и не очень надёжно, но позволяет экономить на проводах и снижает энергопотери на пути к инвертору. Не забывайте и о входных характеристиках самого инвертора — получаемая сила тока и напряжение должны соответствовать его возможностям.

Как правильно установить солнечные панели и подобрать комплектующие

Солнечная батарея – вещь полезная. Можно, к примеру, взять ее с собой на рыбалку и при первых лучах солнца зарядить от нее телефон. Или установить на крышу несколько солнечных панелей и забыть о счете за электроэнергию.

Но у солнечной батареи есть существенный недостаток, обусловленный ее базовым принципом действия – она может вырабатывать электроэнергию только при наличии солнца. Ночью, к сожалению, она «засыпает» и оставляет ваши электроприборы на произвол судьбы. Как же выйти из этой ситуации, чтобы можно было пользоваться благами технического прогресса круглосуточно? Конечно же, тут на помощь приходят аккумуляторы, которые при дневном свете заряжаются от солнечных панелей, а после наступления темноты отдают энергию электроприборам. Однако аккумуляторы – вещь капризная. Они не любят зарядки сверх паспортных данных, а также многие из них не любят полностью разряжаться. При нарушении режимов зарядки-разрядки они выходят из строя раньше положенного срока. Для того, чтобы снять и эту проблему, разработали специальные приборы, которые контролируют работу аккумуляторов и солнечных батарей. Они так и называются – контроллеры.

Как известно, солнечная батарея вырабатывает постоянное напряжение. Аккумулятор также работает с постоянным напряжением. А как же быть в случае, если нужно подключить к электричеству телевизор или холодильник? Они же работают от переменного напряжения, да еще и намного большей величины, чем вырабатывает солнечная батарея. К примеру, ваша солнечная батарея и аккумулятор рассчитаны на работу с 24 Вольтами постоянного напряжения, а вы хотите включить стационарный компьютер, который рассчитан на подключение к обычному сетевому напряжению! Для выхода из этого положения существуют преобразователи напряжения, именуемые инверторами. Аналогичные инверторы применяются в автомобилях. В автомобилях они превращают 12 вольт постоянного напряжения в 220 Вольт переменного.

Таким образом, для полноценного функционирования вашей солнечной электростанции необходимо иметь четыре компонента – солнечные панели, аккумуляторы, контроллер и инвертор. Ну и коммуникационные кабели, которые это все соединят воедино.

Основы

Солнечные панели следует установить таким образом, чтобы максимально взять свет от движущегося солнца. Следует учесть, что зимой солнце проходит почти над самым горизонтом, а летом поднимается практически к зениту. Например, если смонтировать солнечные панели на пологой крыше типа «шале», распространённой в Скандинавии, то их зимой просто заметет снегом, а если и не заметет, то, лучи солнца будут проходить по касательной и батарея будет развивать незначительную мощность. Если расположить их на крутой кровле, то панель будет малоэффективна в полдень. Из чего следует, что если направить солнечные панели на юг и наклонить под углом 45 градусов, то она в течение года суммарно поглотит наибольшее количество света, поскольку будут захватывать и горизонтальные лучи при восходе и заходе солнца и дневные вертикальные. Из этих рассуждений можно сделать вывод, что в течение года и суток, солнце располагается в зените гораздо реже, нежели над горизонтом, из чего следует, что солнечные панели оптимально располагать под углом 45-60 градусов к поверхности земли. Тогда они захватят свет и от зимнего низкого солнца, и от летнего восходяще-заходящего. По касательной будут проходить только лучи летнего полуденного солнца, но это именно то жаркое и светлое время, время, когда потребность в энергии минимальна. Эти выводы относится к средним широтам, ибо если вы обитаете на экваторе, то там нет сезонных изменений положения солнца, на экваторе они проходит по зениту, строго по линии север-юг и там совсем другие ориентации.

Если солнечные панели устанавливаются не на крыше, а в местах с легким доступом, например, на площадке возле дома, то можно их смонтировать таким образом, чтобы получить возможность изменять угол наклона с зимнего на летний режим. Следует позаботиться о надежности крепежа, поскольку солнечные батареи имеют высокую парусность и могут быть повреждены сильным ветром. Кроме того, должна быть обеспечена возможность очистки панелей от пыли, так как пыль резко снижает производительность системы.

Для установки солнечных панелей на пологих кровлях используют крепежные системы, называемые балластными. Они позволяют устанавливать требуемый угол наклона и изготовлены из специального нержавеющего профиля.

Если есть возможность применить достаточно большое количество солнечных панелей, их устанавливают с разной ориентацией по сторонам света и по углу наклона – часть из них следует направить на восток и запад, близко к вертикальному положению, а часть на их на юг, но более полого. Тогда в первую треть светового дня максимальную нагрузку несут панели, ориентированные на юго-восток и с наклоном 45 градусов, во вторую треть работают панели, направленные на юг и смотрящие почти в зенит, и остаток дня дорабатывают панели, направленные на заходящее солнце.

Варианты соединения

Если используется несколько солнечных батарей, то их нужно соединить в общую батарею. Солнечные панели можно соединять по-разному, в зависимости от того, какое выходное напряжение и мощность вам нужны.

Если соединить их параллельно, то есть все минусы соединить в одну точку, а все плюсы в другую, то напряжение на клеммах останется таким же, как и у одной солнечной батареи, но ток увеличится ровно во столько раз, сколько штук панелей вы соединили. Соответственно, во столько же раз увеличится мощность системы, поскольку мощность рассчитывается по формуле P= U ⋅ I, где P – мощность в Ваттах, U – напряжение в Вольтах, а I – ток в Амперах.

Если соединить их последовательно, то есть, плюс к минусу последующей, то напряжение системы вырастет во столько же раз, сколько солнечных батарей в системе. Мощность также вырастет за счет увеличения напряжения, по той же формуле P= U ⋅ I.

При последовательно-параллельном включении также возникают различные комбинации напряжений и мощностей. Например, 4 солнечных панели, соединенные последовательно-параллельно, выдают в 4 раза большую мощность, чем одна панель, в 2 раза большее напряжение и в 2 раза больший ток.

Если в системе используется аккумуляторы на 12 Вольт, и солнечные батареи на 12 Вольт, то они, конечно же соединяются параллельно, чтобы напряжение осталось неизменным, а именно 12 Вольт, а ток увеличился. В случае, если вольтаж солнечных батарей и аккумулятора не совпадают, то может быть использованы последовательные, параллельные, а также последовательно-параллельные соединения солнечных панелей или аккумуляторов. Например, солнечную панель на 48 Вольт можно нагрузить на четыре 12-Вольтных аккумулятора, соединенных последовательно.

Итак, вывод: параллельное соединение поднимает мощность за счет увеличения тока, последовательное – за счет увеличения напряжения, а последовательно-параллельное за счет одновременного увеличения и тока, и напряжения. Это все справедливое, если солнечные батареи смотрят в одну точку. Если они ориентированы в разные стороны света, напряжения и токи на каждой из них будут различные.

Выбор контроллера

При комбинировании солнечных панелей и аккумуляторов следует не забывать о соответствии их напряжений напряжению контроллера.

Контроллеры непрерывно совершенствуются, многие современные контроллеры снабжены дисплеем, делающим его работу наглядным, контроллеры стали настолько «умные», что не только следят за зарядкой-разрядкой, а еще и оптимизируют функционирование системы «солнечная батарея-аккумулятор» с тем, чтобы их взаимодействие происходило с максимальным коэффициентом полезного действия и в зонах наиболее комфортных режимов работы конкретного оборудования.

Несмотря на то, что многие контроллеры могут автоматически определять напряжение солнечной батареи и включаться именно в этом режиме, следует иметь ввиду, что большинство контроллеров работают с напряжениями 12 и 24 Вольта.

Контроллер следит сразу за несколькими процессами.

В первую очередь он определяет уровень заряда аккумуляторов. Аккумуляторы не должны продолжать заряжаться при стопроцентном заряде. Это может вывести их из строя. Поэтому контроллер размыкает цепь между солнечными батареями и аккумуляторами, как только их заряд достигнет паспортного уровня. Кроме того, аккумуляторы не должны полностью разряжаться. Во-первых, это некомфортно – система электроснабжения остается без резерва электричества, а во-вторых, многие типы аккумуляторов быстрее теряют работоспособность при полном разряде. В этом случае контроллер, определив, что аккумулятор разряжен ниже критического значения, замыкает цепь и подключает их к солнечной панели.

Кроме контроля состояния аккумуляторов, контроллер блокирует появление обратного тока. Что это за явление? Когда солнце светит на солнечную панель, ток от нее идет к аккумулятору. Но если солнечное излучение отсутствует (ночью или при ненастной погоде) то напряжение на аккумуляторах может превысить напряжение на солнечных панелях и ток потечет в обратную сторону – от аккумуляторных батарей к солнечным панелям. В этом случае контроллер среагирует и отключит аккумуляторы от солнечных панелей

Кроме того, контроллеры могут оптимизировать работу гелиосистемы. Они создают такие режимы зарядки, при которых аккумуляторы будут служить дольше, при этом накапливая больший заряд. Поскольку солнечная батарея – это полупроводниковый прибор, значит она имеет вольтамперную характеристику (ВАХ).

У каждой солнечной батареи она сугубо индивидуальная. Аккумуляторы также имеют свои особенности работы, в зависимости от конструкции. Контроллер изучает вольтамперную характеристику конкретной солнечной панели и вырабатывает режимы работы идеально подходящие для аккумуляторов. Отслеживание наилучшей энергетический точки, а именно сочетание напряжения, тока и сопротивления нагрузки позволяет выдавать максимальную мощность при минимальных перегрузках системы.

Модели контроллеров

Фирмы, разрабатывающие контроллеры, непрерывно совершенствуют их конструкцию, и на данный момент самые продвинутые модели – типа MPPT. MPPT – это сокращение от Maximum Power Point Tracking, что означает отслеживание точки максимальной мощности солнечной батареи для повышения эффективности работы системы.

Немного проще устроены контроллеры системы PWM (pulse-width modulation) – контроллеры, работающие по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Это известные устройства, они применяются в компьютерах, мобильных телефонах, люминесцентных осветителях, в зарядных устройствах, и во многих других приборах. ШИМ-контроллеры уступают MPPT по тщательности оптимизации процесса зарядки, однако они существенно дешевле.

У контроллеров предусмотрен порт RJ-45. Такой тип разъема вы встречали в модемах и роутерах.

Он предназначен для пульта дистанционного управления.

К контроллеру тем же разъемом RJ-45 можно подключить WI-FI преобразователь, который позволит контролировать работу гелиосистемы с помощью мобильного телефона.

Выбор аккумулятора

Теперь рассмотрим аккумуляторы – энергетическую кладовую гелиосистемы. Можно, конечно, не вникать в подробности, а просто подключить аккумулятор от КРАЗа. Или от танка. Но, увы, такой аккумулятор очень быстро «сдохнет». Почему? Дело в том, что каждый тип аккумулятора предназначен для своих режимов работы. Автомобильный аккумулятор практически никогда не бывает разряжен. Это свинцово-кислотный тип, его нежелательно разряжать даже наполовину от номинального значения. Он любит мощно стартануть с высоким током, а потом постепенно подзаряжаться в процессе езды. Если его поставить накопителем энергии к солнечной батарее, он днем зарядится, вечером разрядится и тут наступит проблема. Ночью подзарядки нет.

Аккумулятор полностью разряжен в течение продолжительного времени, что является нарушением его рабочих режимов. Он долго не прослужит в таких условиях.

Для солнечных батарей рекомендуются аккумуляторы следующих типов:

Никель-солевые. Выдерживают глубокие разряды и до трех тысяч циклов. Очень долговечные. Срок службы до сотни лет.

Тяговые панцирные. Также выдерживают глубокий разряд. Цикличность порядка тысячи раз.

Гелевые. Устойчивы к глубокому разряду. Цикличность до 600.

Свинцово-кислотные AGM. Количество циклов до четырехсот. Здесь возникает вопрос – ведь выше было сказано, что свинцово кислотные для солнечных систем не годятся. Дело в том, что это не обычные свинцово-кислотные аккумуляторы, куда кислота просто заливается, путем отвинчивания пробки. По технологии AGM кислота находится в абсорбированном виде, что обеспечивает микропористая структура сепараторов и заполнение стекловолокном. Благодаря такой конструкции аккумулятор устойчив к глубоким разрядам.

Ну и широко распространенные сейчас литий-ионные аккумуляторы. Они также устойчивы к глубоким разрядам. Количество циклов 3000-6000, в зависимости от производителя. Некоторые изготовители заявляют цикличность до 20 тысяч раз. Срок службы – 10-20 лет.

Выбор кабеля и его соединение

Кабели для солнечных батарей тоже следует применять не первые попавшиеся. Дело в том, что они подвергаются круглосуточному атмосферному воздействию, поэтому должны быть устойчивы к жаре и морозу, дождю и снегу, к кислотам, щелочам и маслам, которые содержатся в атмосфере больших городов. Кроме этого, они должны соответствовать мощности солнечных батарей. Обычно используют кабели сечением 4-6 квадратных миллиметра, но если гелиосистема мощная, то следует произвести расчёт выходных кабелей, чтобы они выдерживали суммарный ток и напряжение всей системы. Изоляция на кабеле должна быть двойная, а провод многожильный. Если используется несколько солнечных панелей, то общие кабели должны выдерживать суммарный ток всей системы. Медный провод должен быть многожильный и луженый.

Кабели соединяются при помощи специальных разъемов-коннекторов. Для солнечных систем разработан стандарт коннекторов МС-4. Он рассчитан на кабели диаметром 4-6 мм, и выпускается, как многие электротехнические соединители, в двух вариантах – «папа» и «мама».

Коннекторы стандарта МС-4 имеют герметичный корпус внутренний силиконовый сальник и медные луженые контакты. Они рассчитаны на напряжение 1 килоВольт, ток порядка 25 Ампер и выдерживают атмосферные воздействия. Для параллельного подключения разработаны готовые специальные коннекторы.

Выбор предохранителя

Кроме вышеперечисленных элементов в солнечных системах обязательно используются предохранители, как во многих электроприборах.

Защита предусмотрена как по постоянному току (DC), так и по переменному (AC).

Рассматривать подробные электрические схемы соединения не имеет особого смысла, поскольку для каждой гелиосистемы потребуется подобрать индивидуальный набор элементов и оптимизировать электросхему. А поскольку все элементы рекомендуется приобретать у одного изготовителя для их лучшей совместимости, то это вообще излишне, поскольку специалисты на фирме подберут комплект оборудования и коммутационные элементы в соответствии с вашими условиями и возможностями, а также дадут подробную схему подключения и рекомендации.

Источник https://sovet-ingenera.com/eco-energy/sun/sxemy-i-sposoby-podklyucheniya-solnechnyx-batarej.html

Источник https://nova-sun.ru/solnechnye-paneli/ustanovka/soedinenie-solnechnyh-panelej

Источник https://solarpanel.today/kak-pravilno-ustanovit-solnechnye-paneli-i-podbor-komplektuyuschih/